谈谈体温计
在教学中讲到体温计时，有些学生常常提出一些问题。例如，它为什么做成三棱柱形？为什么水银泡与上部连接处有一非常细的曲颈？为什么……。
这些问题看起来简单，但回答起来却不那么容易，不弄清体温计的构造原理，就很难把问题说清楚。下面就谈谈有关体温计的几个问题，
一、温度计的原理
温度这一概念是建立在热力学第零定律的基础上的。所以温度计的测温原理就是：一切互为热平衡的热力学系统，都具有相同的温度。这样我们就可以选择适当的热力学系统做为温标。温度可以通过温标的某一随温度发生线性（可认定为线性）变化的参量（如体积、压强、电动势等等），标志出来，这就是温度计。
温度计直接告诉我们的是它自身的温度。由于一切互为热平衡的热力学系统的温度相同，故温度计所测的温度间接地告诉我们待测系统的温度。这就是温度计的原理。
二、体温计的原理与构造特点
温度计的原理也就是体温计的基本原理。然而由于体温计的特殊用途，除了基本原理外，由于它的特殊构造，还涉及其他物理原理。
（一）体温计的构造特点：
体温计如图1所示：上边有35℃～42℃的刻度，表示测温范围。上部长的一段为三棱柱体，玻璃层厚。中间为细管；下部较短。为水银泡，泡内装满水银。上、下两部之间经一弯曲的、非常细的通道直接连通。另外，在三棱柱的一个侧面上涂有乳白剂。
（二）构造特点的理论依据
根据一定质量的液体体积随温度的变化规律为：ΔV/V=β·Δt。其中、V为一定质量液体的体积。ΔV为V的变化量；β为液体体胀系数；Δt（℃）为温度的变化量。由于体温计中V不大，而β又很小（β=3a=3×4.1×10-6℃-1），因此，为比较准确的测出体温，则要求Δt的微小变化（相对而言），就能被比较明显的指示出来。又因为ΔV=Δl·S（只考虑上部细管中的水银体变）。Δl为上部水银柱长度的变化量，S为上部水银柱的截面积，所以，Δl·S=β·V·Δt，即：Δl=βV/S·Δt。故，只要将上部细管做得足够细时，βV/S就不很小。当Δt发生微小变化时，就能引起Δl的明显变化。由于Δl与Δt的线性关系，所以人体温度就通过体温计中的Δl的变化而比较明显、准确地显示出来。正因如此，体温计上部的管做的相当细。同时，也可看出Δl∝V，这样当V比较大时，仍能使Δl发生显著变化。所以下部水银泡的体积相当大。然而不宜太大，太大则使用不方便。这是其一。
其二、上部的棱为什么是三棱又是圆柱面，且一个侧面涂成乳白色？ 在读数时，由于玻璃无色。水银灰呈银白色，但水银柱极细，颜色极难观察到，这就造成了读数困难。为了解决这个问题，把体温计上部做成截面为三角形、而侧面为圆柱面的柱体。这样，利用三棱柱的侧面把从水银柱反射出来的光线在玻璃与空气的交界处发生折射，并且放大，如图2所示。原来直径为AB的水银柱，经放大后看上去像A′B′那么大。这里圆柱面起到了凸透镜成虚像的作用。
三棱柱的一个侧面涂上乳白剂，形成了屏，使从背面射入的光线不能透过。同时，使虚像容易观察到，这样读数既容易又准确。
其三、为什么液泡与上部间由一极细的曲颈连接？
曲颈所起的作用如下：当体温计离开人体后，温度下降（体温高于外界气温），液体收缩。由于泡内水银的收缩致使曲颈内的极少量水银被拉断。一旦断开，又由于水银与玻璃间的不润湿关系，断面处的水银柱分别向上下两部分收缩，如图3所示。
当然，上部细管中的水银会向下压，但因附加压强的存在不能把上部的水银压下来。根据球形液柱两侧的压强公式可知：（如图4所示）
因为r1＞r2，pB=p＇B，所以pA＜p＇A，因此，细端水银会自动向粗端
移动，断开处不可能自行连接。基本上保证了体温计离开人体后，不因温度的下降而使水银柱下降。这样体温计指示的读数不变，给使用带来了方便。
由上述也可知为什么使用体温计前，手握上部，液泡向下用力甩一甩。甩的目的是利用惯性使上部的水银下移，与泡内水银接触，以免上下不接触时测温不准。
（三）为什么液体用水银而不用酒精之类的物质？
主要原因是酒精之类的液体与玻璃之间有浸润关系。在浸润的情况下，当体温计离开人体后温度下降时，虽然收缩，但不能使液柱断开。这样一来，读数不准，达不到既方便又准确的目的。要想测准体温，除非体温计不离开人体，这显然很不方便，故无人采用。
（河北威县常屯中学 张培利 邢台师专 史九存）
谈谈体温计
在教学中讲到体温计时，有些学生常常提出一些问题。例如，它为什么做成三棱柱形？为什么水银泡与上部连接处有一非常细的曲颈？为什么……。
这些问题看起来简单，但回答起来却不那么容易，不弄清体温计的构造原理，就很难把问题说清楚。下面就谈谈有关体温计的几个问题，
一、温度计的原理
温度这一概念是建立在热力学第零定律的基础上的。所以温度计的测温原理就是：一切互为热平衡的热力学系统，都具有相同的温度。这样我们就可以选择适当的热力学系统做为温标。温度可以通过温标的某一随温度发生线性（可认定为线性）变化的参量（如体积、压强、电动势等等），标志出来，这就是温度计。
温度计直接告诉我们的是它自身的温度。由于一切互为热平衡的热力学系统的温度相同，故温度计所测的温度间接地告诉我们待测系统的温度。这就是温度计的原理。
二、体温计的原理与构造特点
温度计的原理也就是体温计的基本原理。然而由于体温计的特殊用途，除了基本原理外，由于它的特殊构造，还涉及其他物理原理。
（一）体温计的构造特点：
体温计如图1所示：上边有35℃～42℃的刻度，表示测温范围。上部长的一段为三棱柱体，玻璃层厚。中间为细管；下部较短。为水银泡，泡内装满水银。上、下两部之间经一弯曲的、非常细的通道直接连通。另外，在三棱柱的一个侧面上涂有乳白剂。
（二）构造特点的理论依据
根据一定质量的液体体积随温度的变化规律为：ΔV/V=β·Δt。其中、V为一定质量液体的体积。ΔV为V的变化量；β为液体体胀系数；Δt（℃）为温度的变化量。由于体温计中V不大，而β又很小（β=3a=3×4.1×10-6℃-1），因此，为比较准确的测出体温，则要求Δt的微小变化（相对而言），就能被比较明显的指示出来。又因为ΔV=Δl·S（只考虑上部细管中的水银体变）。Δl为上部水银柱长度的变化量，S为上部水银柱的截面积，所以，Δl·S=β·V·Δt，即：Δl=βV/S·Δt。故，只要将上部细管做得足够细时，βV/S就不很小。当Δt发生微小变化时，就能引起Δl的明显变化。由于Δl与Δt的线性关系，所以人体温度就通过体温计中的Δl的变化而比较明显、准确地显示出来。正因如此，体温计上部的管做的相当细。同时，也可看出Δl∝V，这样当V比较大时，仍能使Δl发生显著变化。所以下部水银泡的体积相当大。然而不宜太大，太大则使用不方便。这是其一。
其二、上部的棱为什么是三棱又是圆柱面，且一个侧面涂成乳白色？ 在读数时，由于玻璃无色。水银灰呈银白色，但水银柱极细，颜色极难观察到，这就造成了读数困难。为了解决这个问题，把体温计上部做成截面为三角形、而侧面为圆柱面的柱体。这样，利用三棱柱的侧面把从水银柱反射出来的光线在玻璃与空气的交界处发生折射，并且放大，如图2所示。原来直径为AB的水银柱，经放大后看上去像A′B′那么大。这里圆柱面起到了凸透镜成虚像的作用。
三棱柱的一个侧面涂上乳白剂，形成了屏，使从背面射入的光线不能透过。同时，使虚像容易观察到，这样读数既容易又准确。
其三、为什么液泡与上部间由一极细的曲颈连接？
曲颈所起的作用如下：当体温计离开人体后，温度下降（体温高于外界气温），液体收缩。由于泡内水银的收缩致使曲颈内的极少量水银被拉断。一旦断开，又由于水银与玻璃间的不润湿关系，断面处的水银柱分别向上下两部分收缩，如图3所示。
当然，上部细管中的水银会向下压，但因附加压强的存在不能把上部的水银压下来。根据球形液柱两侧的压强公式可知：（如图4所示）
因为r1＞r2，pB=p＇B，所以pA＜p＇A，因此，细端水银会自动向粗端
移动，断开处不可能自行连接。基本上保证了体温计离开人体后，不因温度的下降而使水银柱下降。这样体温计指示的读数不变，给使用带来了方便。
由上述也可知为什么使用体温计前，手握上部，液泡向下用力甩一甩。甩的目的是利用惯性使上部的水银下移，与泡内水银接触，以免上下不接触时测温不准。
（三）为什么液体用水银而不用酒精之类的物质？
主要原因是酒精之类的液体与玻璃之间有浸润关系。在浸润的情况下，当体温计离开人体后温度下降时，虽然收缩，但不能使液柱断开。这样一来，读数不准，达不到既方便又准确的目的。要想测准体温，除非体温计不离开人体，这显然很不方便，故无人采用。
（河北威县常屯中学 张培利 邢台师专 史九存）